Deficit di automatizzazione

Neuroimaging
in psichiatria
infantile
deny menghini
luigi mazzone
Le Neuroimmagini
nei Disturbi dello Sviluppo
L’esempio della dislessia evolutiva
Ipotesi eziologiche
Deficit di natura fonologica
Deficit di processamento visivo
Deficit di attenzione visiva
Deficit di processamento rapido
Deficit di automatizzazione
Dyslexics Automatisation Deficit Hypothesis
Un deficit di automatizzazione potrebbe
essere all’origine delle difficoltà
nell’acquisizione e nell’esecuzione di
nuove competenze, come
l’apprendimento della letto-scrittura
Dyslexics Automatisation Deficit Hypothesis
Secondo tale ipotesi i dislessici
manifesterebbero un’incapacità
nell’automatizzare abilità elementari di
natura motoria e cognitiva
DE (n=16)
11, 6 (1,4)
Controlli (n=16)
11,6 (1,9)
Mirror Drawing Test
I giorno: 3 sessioni di 10 min.
(le prime 2 consecutive, la 3 a mezz’ora dalla 2)
II giorno: 1 sessione di 10 min
Il punteggio: rapidità di esecuzione e
correttezza
DE
SESSIONE
1
3
2
4
CONTROLLO
SESSIONE
1
2
3
4
Dyslexics Automatisation Deficit Hypothesis
14 adulti con DE
età media = 42,1, range 34-55;
10 femmine
14 normolettori
età media = 37,2, range 28-47;
10 femmine
Risultati
Attivazioni fMRI
Nel corso dell’esperimento
NEI NORMOLETTORI
NEI DE
DURANTE S1 e S2
NEI NORMOLETTORI
DURANTE S4 e S5
NEI DE
Studio di VBM
Tecniche Di Neuroimmagine Morfologica
misure volumetriche manuali indirizzate
su specifiche strutture, ad esempio aree
prefrontali, il cervelletto, il corpo calloso
misure volumetriche automatiche
Voxel Based Morphometry (VBM)
La tecnica consiste in un’analisi statistica
applicata voxel per voxel
Analizza le differenze nella concentrazione o nel
volume di tessuto partendo dalle RMN
Consente di creare delle mappe probabilistiche
della localizzazione della:
GM
WM
CSL
Ashburner and Friston, 2000; Ashburner et al. 2003; Good et al., 2001
VBM: Pre-processing
DD<NR
Nei dislessici osservata una
riduzione di volume della
sostanza grigia
nel lobulo posteriore
superiore destro (A) e
nell’area supplementare
motoria di destra (B).
Studi fMRI sulla dislessia
Auditory processing and oral language training
I bambini facevano esercizi per 100 min al
giorno, per 5 giorni alla settimana, per una
media di 28 giorni
Regioni
frontali sx
Temporo
parietale
sx
Conclusioni
I risultati mostrano:
miglioramenti nel processing-linguistico e nella lettura
attivazione in regioni non attive
attivazione in regioni non implicate nei normolettori
nel processo
Forse con funzione compensatoria?
Trattamento
 trattamento migliora le abilità di lettura
 agisce anche sull’attivazione corticale in aree
critiche
 è possibile modificare l’attività cerebrale
direttamente?
Nuove prospettive di trattamento
Brain Stimulation
Stimolazione
magnetica
transcranica
Induzione Elettromagnetica
Introduce disordine in un normale sistema ordinato
Neuropsicologia virtuale
Un campo magnetico breve e intenso viene
applicato sullo scalpo. Induce un’attività elettrica
interferendo con il funzionamento dei neuroni
per qualche millisecondo.
VIRTUAL LESION (Pascual-Leone et al., 1999)
 VIRTUAL PATIENT (Walsh & Cowey, 1998)
Terminologia

TMS: termine generale per definire tutte le modalità di
stimolazione magnetica transcranica

rTMS: stimolazione magnetica transcranica ripetitiva

Single-pulse TMS: stimolazione magnetica transcranica a
impulso singolo

Low-frequency (slow) TMS: frequenza di ripetizione inferiore o
uguale a 1Hz – on line o off-line

High-frequency (rapid-rate) TMS: frequenza di ripetizione
superiore a 1Hz – on line o off-line

Theta-burst stimulation Circa 3-5 “pulses” (burst) ad alta
frequenza (in genere 50 Hz) ripetuti per 3-5 volte ogni secondo
(in genere per 20 s)
TMS nelle neuroscienze cognitive
Permette di studiare rapporti “causali” tra una regione
cerebrale e una certa funzione cognitiva.
fMRI, PET, ERPs, MEG hanno un limite  consentono
solo studi correlazionali
- Studi neuropsicologici su pazienti
- Lesioni indotte negli animali
- Azione facilitatoria o inibitoria
Considerationi Pratiche – profondità della stimolazione
70x60
5mm
55x45
40x30
0
15mm
20mm
25mm
Non si possono stimolare aree mediali o sottocorticali
Considerare la diffusione dell’attivazione
Sicurezza

Crisi epilettiche - causate dalla diffusione dell’eccitazione indotta;
in pazienti e controlli con la rTMS

Innalzamento della soglia uditiva - rTMS: rumore sostenuto (90-
130dB): consigliabile l’utilizzo di tappi auricolari

Dolori locali o mal di testa - dovuti alla stimolazione di muscoli
sottostanti il coil o i nervi, sono intensità e sito dipendenti.
Particolarmente fastidiosa nelle aree frontali e temporali.

Effetto sul tono dell’umore nei normali – leggeri cambi del tono
dell’umore che dipendono dalla frequenza usata e dal sito di
stimolazione
Nei normolettori
Nei dislessici
Nei dislessici
Risultati :
ERRORI
Sito e task specifici
< errori nelle non
parole rispetto a tutte
le altre condizioni su L
e R IPL
< errori nel testo
rispetto a tutte le altre
condizioni su L STG
Risultati :
ONSET DISLESSICI
Sito e task specifici
< tempo nelle parole
rispetto a tutte le altre
condizioni su L STG
Applicazioni terapeutiche
Anche per le abilità di LINGUAGGIO: Afasia e Alzheimer (Martin et al., 2004; Neiser
et al., 2005; Cotelli et al., 2008).
High-frequency rTMS nei controlli: miglioramento di abilità di linguaggio (Cappa
et al. 2002)
Disturbi dell’umore
Numerosi studi dimostrano che la rTMS è
un efficace trattamento per la depressione
maggiore farmaco resistente
Best Practices Treatment Guideline for Depression
Based on 2010 APA guidelines and TMS Therapy indication for use
Adapted from: Practice Guideline for the Treatment of Patients with Major
Depressive Disorder, 3rd Edition, APA (2010)
47
Risposta della MDD
MDD associata
all’ipoeccitabilità della
corteccia prefrontale sinistra
e alla ipereccitabilità della
corteccia di destra
Disturbi d’ansia
Studi pilota utilizzando la rTMS
A preliminary study of fMRI-guided rTMS in the treatment
of generalized anxiety disorder.
Bystritsky et al.; J Clin Psychiatry, 2008
Schizofrenia
transcranial DIRECT CURRENT STIMULATION
(tDCS)
LA NEUROSTIMOLAZIONE
VARIAZIONE DELLO
STATO DI ECCITAZIONE
DELLE CELLULE
VARIAZIONE DELLA
RISPOSTA SINCRONA DI
POPOLAZIONI DI
NEURONI
Applicazione di una corrente
elettrica/campo elettrico al tessuto
nervoso
METODICA
La tDCS è una tecnica di stimolazione
cerebrale non invasiva che consiste
nell’applicazione sullo scalpo di elettrodi
eroganti una corrente continua (DC) di
bassa intensità ed indolore. Gli elettrodi
sono in spugna sintetica ed imbevuti da
soluzione salina.
STIMOLAZIONE A CORRENTE CONTINUA
 Semplicità della tecnica
 Assenza di effetti collaterali
 Persistenza degli effetti
 Prospettiva per il trattamento di diverse patologie
neurologiche e neuropsichiatriche
EFFETTI COLLATERALI SEGNALATI
Rari effetti collaterali riportati e considerati “minori”, sono fino
ad oggi:
Formicolio, prurito o lieve sensazione di bruciore nella
zona di applicazione degli elettrodi durante la stimolazione
Arrossamento transitorio della pelle dopo la stimolazione.
rTMS vs tDCS
SIMILITUDINI
• Non invasività
• Inducono modulazione dell’eccitabilità corticale
• Hanno effetti a lungo termine
DIFFERENZE
• Meccanismo d’azione
• La rTMS induce effetti più focali ma meno persistenti
• La strumentazione per tDCS è poco costosa, non
richiede personale specializzato e non vi sono effetti
avversi segnalati
C’è complementarietà tra le due metodiche
Nuovi studi stanno sperimentando l’effetto della combinazione tDCS – rTMS
APPLICAZIONI TERAPEUTICHE
La tDSC trova potenziale applicazione in tutte le
condizioni patologiche caratterizzate da una
alterazione dello stato di attivazione della corteccia
cerebrale.
DEPRESSIONE
(Rigonatti et al., 2008; Ferrucci et al., 2009; Brunoni et al., 2010)
STROKE (Riabilitazione cognitiva)
(Fregni et al., 2005; Monti et al., 2008; Jo et al., 2009)
DOLORE CRONICO
(Fregni et al., 2006; Fregni et al., 2006)
gy
APPLICAZIONI TERAPEUTICHE
Pathology
Polarity
Anodal
Polarity
Stimulation StimulationReference
electrode electrode electrode
position position
position
Anodal
F3
on Depression
Anodal/
Cathodal
Stroke
Anodal/
Cathodal
Pain
Anodal
Anodal/
F3/F4
Cathodal
bilateral
Reference
Current
electrode(mA)
position range
F3 Controlateral Controlateral
cortex
OrbitoFrontalOrbitoFrontal
cortex
1-2
F3/F4
bilateral
//
1-2
20
//
Anodal/
M1 affected M1 affected
Controlateral Controlateral1-2
Cathodal
cortex
hemisphere hemisphere
OrbitoFrontalOrbitoFrontal
cortex
Anodal
M1
Current
Duration
(mA)
(min)
range
M1 Controlateral Controlateral 2
cortex
OrbitoFrontalOrbitoFrontal
cortex
1-2
20
2
20
Duration
Sessions
(min)
S
Once
Once20
or Twice
a
day f
day for 5 or 10
consecutive con
daily session dail
4
4 weekly
s
sessions
20
Once a day forOnce
5
consecutive con
daily session dail
Once20
a day forOnce
5
consecutive con
daily session dail
POTENZIALE INTERESSE
SPECIALITÁ
PRINCIPALE
INDICAZIONE
NUOVE
APPLICAZIONI
Psichiatria
Depressione
Craving
Disordini alimentari
Neurologia
Dolore
Disordini del
movimento
Alzheimer
Cefalea
Riabilitazione
Post Ictus
(Cognitivo/Motorio)
Medicina sportiva
Endurance motoria
APPLICAZIONI TERAPEUTICHE:
PATOLOGIE NEUROLOGICHE
STUDI PILOTA
- Malattia di Parkinson (Fregni et al., 2006; Wu et al 2008)
- Sindrome di Tourette (Mrakic-Sposta et al., 2008)
- Distonia (Quartarone et al., 2006; Wu et al. 2008)
- Epilessia (Liebetanz et al., 2006)
- Malattia di Alzheimer (Ferrucci et al., 2008; Boggio et al., 2009)
APPLICAZIONI TERAPEUTICHE:
PATOLOGIE PSICHIATRICHE
STUDI PILOTA
Craving (Boggio et al., 2008; Fregni et al., 2008; Fregni et al., 2008;
2009)
- Alcool
- Fumo
- Cibo
- Cannabis
Disturbi dell’alimentazione (Hecht D., 2009)
PROSPETTIVE
APPLICAZIONI IN NEUROPSICHIATRIA
INFANTILE:
 Epilessie focali farmaco-resistenti
 Sindrome di Gilles de La Tourette
 Autismo
 ADHD
PROSPETTIVE
La tDCS nel trattamento dei disturbi di lettura
Studi pilota
tDCS e dislessia
Progetto finanziato dal Ministero della Salute 2010
Giovani Ricercatori
Transcranial direct current stimulation in the
treatment of dyslexia:
a randomized double-blind study
P.I. Deny Menghini
tDCS e dislessia
Partecipanti: 40 bambini con dislessia
(10-18 anni)
Durata del trattamento: 6 settimane
Frequenza: 3 volte/sett
tDCS e dislessia
Doppio cieco
Randomizzazione dei partecipanti
nelle 2 condizioni
2 Condizioni (20 minuti):
tDCS 1 mA + trattamento fonologico/velocizzazione
Sham tDCS + trattamento fonologico/velocizzazione
tDCS e dislessia
Velocità e accuratezza
Parole
Non parole
Brano
t0 prima della stimolazione
t1 immediatamente dopo il training
t2 1 settimana dopo
t3 1 mese dopo
t4 6 mesi dopo
In conclusione
- E’ possibile modificare (migliorare) la prestazione di
lettura dei dislessici stimolando aree cerebrali
generalmente ipoattive durante compiti di lettura
- Strumenti come la TMS o tDCS offrono nuove
prospettive per l’intervento terapeutico?